基于差分人工蜂群算法的梁结构裂纹识别

丁政豪, 吕中荣, 刘济科

(中山大学 力学系，广州　510006)

基于差分人工蜂群算法的梁结构裂纹识别

丁政豪, 吕中荣, 刘济科

(中山大学 力学系，广州510006)

采用差分人工蜂群算法对裂纹梁结构进行损伤识别。人工蜂群算法是一种元启发式算法，具有结构简单，方便执行但易于陷入局部最优的特点。为改善这一不足，在引领蜂阶段引入差分进化机制增强算法的全局搜索能力，在观察蜂阶段引入新的搜索公式来加强算法的局部搜索能力。另一方面，通过利用完全开口裂纹梁的前几阶固有频率建立损伤识别的目标函数，然后利用改进方法优化目标函数得到识别结果。数值算例和实验验证的结果表明，在仅知道前几阶固有频率的情况下，差分人工蜂群算法能够有效地识别损伤参数，优于原始人工蜂群算法、遗传算法和粒子群算法并且对测量噪声不敏感。

人工蜂群算法；差分进化机制；开口裂纹；固有频率；梁结构

裂纹的及时检测与维修无论是对于结构本身还是人们生产生活而言，都是意义重大的。大量的文献将结构裂纹模型等价为单元刚度矩阵中杨氏模量的减少[1]，可扭转弹簧[2]，Sinha等[3]提出了一种完全开口裂纹模型，假定裂纹是呈倒三角的几何分布影响单元刚度，这样裂纹模型就可以通过裂纹位置和裂纹深度这两个参数来描述，如图1所示。

图1　Sinha的完全开口裂纹模型Fig.1 Crack modal proposed by Sinha

在识别裂纹的众多方法中，大量的学者将结构损伤识别问题归结为优化问题[1]，即通过定义一个关于系统模型的目标函数，可以利用优化的手段来实现损伤参数的识别。……